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山区高速铁路通过能力计算：理论、影响因素与提升策略

一、引言

1.1研究背景与意义

随着经济的快速发展和城市化进程的加速，交通基础设施的重要性日益凸显。山区由于其独特的地理环境，交通发展一直面临着诸多挑战。铁路交通作为国家重点建设项目之一，在山区的发展中扮演着越来越重要的角色。近年来，我国大力推进山区高速铁路的建设，如郑万高铁重庆段，它是中国第一条桥隧比超过９０％的山区高速铁路。还有巴南高铁，短短148公里，架设桥梁129座、建成隧道56座，桥隧比达70%，这些山区高铁的建设，极大地改善了山区的交通状况。

高速铁路通过能力是指在一定的车辆设备、固定基础设施和一定的行车组织方法条件下，客流区段在单位时间内所能通过的最大列车数或对数。对于山区高速铁路而言，准确计算其通过能力具有至关重要的意义。在建设方面，通过能力计算是确定铁路建设规模和标准的重要依据。合理的通过能力计算能够帮助规划者确定合适的线路走向、车站分布以及轨道、信号等基础设施的配置，避免过度建设或建设不足，从而有效控制建设成本。在运营方面，精确的通过能力计算有助于制定科学合理的列车运行计划，提高运输效率，降低运营成本。通过合理安排列车的开行数量、开行时间和停站方案，可以更好地满足旅客的出行需求，提高铁路运输的服务质量和市场竞争力。山区高速铁路通过能力的计算还关系到铁路运输的安全性和可靠性。如果通过能力计算不准确，可能导致列车运行密度过大或过小，影响铁路运输的安全和稳定。

然而，山区地形复杂，地势起伏大，地质条件不稳定，这给高速铁路的建设和运营带来了极大的挑战。山区高速铁路的线路往往需要大量的桥梁和隧道，桥隧比高，这不仅增加了建设成本和施工难度，还对列车的运行速度、能耗和安全性产生了重要影响。山区的气候条件也较为复杂，如暴雨、泥石流、山体滑坡等自然灾害频发，可能导致铁路设施受损，影响列车的正常运行。在这种复杂的环境下，传统的高速铁路通过能力计算方法往往难以准确适用，需要针对山区的特殊情况进行深入研究和改进。

因此，对山区高速铁路通过能力计算相关问题进行研究具有重要的现实意义。通过深入分析山区高速铁路通过能力的影响因素，建立科学合理的计算模型和方法，可以为山区高速铁路的建设和运营提供有力的技术支持和决策依据，促进山区铁路交通的可持续发展，为山区经济社会的发展做出更大的贡献。

1.2国内外研究现状

高速铁路通过能力计算的研究由来已久，各国根据自身的铁路发展状况和技术特点，形成了不同的计算方法体系。日本作为最早建设高速铁路的国家，其新干线采用的通过能力计算方法源于既有线的能力利用率法改进，即简易山岸公式。由于新干线主要采取公交化运营模式，平均旅客运距较短且方便换乘，简易山岸公式能够较好地满足新干线通过能力计算的要求。但也正因为日本特殊的路情，除日本新干线以外，没有其他国家高铁采用利用率法计算通过能力。

德国采用的平均最小列车间隔时间法，是一种结合排队论、概率论和晚点传播理论的动态通过能力计算方法，所计算出的通过能力具有较强的鲁棒性。该方法通过引入晚点传播理论，设置必要的缓冲时间，再根据列车种类、列车组出现概率和列车组平均最小列车间隔时间来计算通过能力。不少学者针对该方法进行了改进研究，如有的学者指出该方法中未考虑列车停站及越行等因素，提出改进算法提高列车间隔时间取值的精确性；有的学者以平均最小列车间隔时间法为基础，在最小列车间隔时间的计算上引入扣除系数分析列车速度差、停站及越行所导致的时间扣除，进而提升算法的精度。

扣除系数法起源于苏联，并广泛应用于中国和东欧等地区。我国于20世纪90年代末改进了扣除系数法作为高铁通过能力的计算方法。该方法以高速列车为基准，铺画平行运行图，再扣除因高速列车停站、铺画普速列车、普速列车停站以及各种越行所产生的扣除系数，求得非平行运行图的通过能力。国内众多学者围绕扣除系数法展开了深入研究，有学者针对高速铁路不同速度列车混跑，在扣除系数法中引入越行组的概念，详细分析了不同运行模式下越行扣除系数取值的问题；还有学者通过扣除系数法与运行图压缩法相结合的方式，先计算高等级列车因停站所产生的扣除系数，得到平行图通过能力，再采用运行图压缩原理压缩高等级列车间的缓冲时间，最后插入低等级列车求得通过能力大小。

直接计算法是由中国铁道科学研究院为改进既有线通过能力计算而设计的新方法。该方法从列车运行的基本原理出发，直接计算列车在区间运行、停站以及越行等情况下所占用的时间，进而得出通过能力。在实际应用中，直接计算法需要精确获取列车运行的各种参数，对数据的准确性和完整性要求较高。

在山区高速铁路通过能力计算方面，相关研究相对较少。山区特殊的地形地貌和复杂的地质条件，使得传统的高速铁路通过能力计算方法难以直接适用。山区高速铁路线路桥隧比高，列车